CN107382778A

CN107382778A - 一种(n,n′‑二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法

Info

Publication number: CN107382778A
Application number: CN201710658658.5A
Authority: CN
Inventors: 丁士进; 卢红亮; 刘兵武; 龚云龙; 薛姣; 袁政
Original assignee: Suzhou Fornano Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Fornano Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2017-11-24

Abstract

本发明公开了一种(N,N′‑二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，包括以下步骤：在惰性气体保护的反应器中加入甲基锂溶液和四氢呋喃溶剂，加入N,N′‑二异丙基碳二亚胺，保持一定的温度反应10‑14h；加入无水氯化钇的四氢呋喃悬浊液，保持在0～‑30℃反应4‑20小时，再保持回流反应4‑12h；过滤、减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，得大量固体；用烷烃溶剂C_nH_2n+2(n≥6)萃取过滤；在减压力下蒸出烷烃C_nH_2n+2(n≥6)溶剂，将产物转移到升华器中，在减压条件下收集产品(N,N′‑二异丙基甲基碳酰亚胺)钇。本发明试剂价廉且易得，操作过程简单，无安全隐患；蛇型夹层升华器的应用，提高了产品纯度及反应收率；反应所需溶剂可重复使用，不产生废弃物，对环境无任何污染。

Description

一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法

技术领域

本发明涉及材料合成领域，尤其涉及一种电子级钇金属有机化合物：一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法。

背景技术

氧化钇（Y₂O₃）薄膜具有高介电常数(25～35)、高的折射率和很好的化学稳定性,可以作为动态随机存储器、减反膜、高温阻抗、气敏传感器、电容器的关键材料。尤其是，氧化钇作为高介电常数材料, 它比传统的二氧化硅材料高很多，因此可以实现在相同的电容密度下拥有更大的物理厚度，从而能有效地降低器件的漏电流密度，提高器件的可靠性和使用寿命。目前，氧化钇已在动态随机存储器，射频集成电路无源电容等领域中得到了很好的应用。

原子层淀积作为Y₂O₃薄膜的制备技术之一，具有成膜质量高、厚度均匀、填充性能优异、生长工艺温度较低等许多优点，倍受工业界青睐，也是高端集成电路关键制备技术之一。然而，适用于原子层淀积氧化钇薄膜所需的金属有机原材料种类较少，因此需要开发出能满足原子层淀积工艺的钇金属有机材料，因此，本发明公开了一种面向原子层淀积Y₂O₃薄膜的反应前驱体：(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，用于生产原子层淀积In₂O₃薄膜的关键原料：(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇，其化学式为C₂₄H₅₁N₆Y，以解决其制备过程中收率低、纯度低、成本高的问题。

本发明的技术方案是：一种(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，包括以下步骤：

在惰性气体（高纯氮气或氩气）保护的反应器中加入甲基锂溶液，并加入四氢呋喃溶剂，然后在搅拌的条件下逐渐加入N,N′-二异丙基碳二亚胺，使它们进行反应；其中，N,N′-二异丙基碳二亚胺与甲基锂的摩尔比为1︰1.2-1.5；反应体系的温度保持在0 ~ -30℃，待N,N′-二异丙基碳二亚胺滴加完毕后，将整个混合体系恢复至室温，反应10-14小时；

加入无水氯化钇的四氢呋喃悬浊液，并保持反应体系的温度在0~-30℃范围内。其中无水氯化钇与N,N′-二异丙基碳二亚胺摩尔比为1︰3-3.3，反应4-20小时后，再保持回流反应4-12小时。过滤，减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，得大量固体；

用烷烃溶剂C_nH_2n+2 (n≥6)萃取过滤，在1000-7000Pa压力下蒸出烷烃C_nH_2n+2 (n≥6)溶剂，温度为30-100℃；然后将产物转移到蛇型夹层升华器中，在减压条件下收集产品，其中减压升华压力为50-300Pa，升华温度为80-150℃。

本发明的有益效果是：

1、所选试剂为常规试剂，非常容易得到，制作方便，成本低；

2、反应过程比较平和，操作简单可控，没有安全隐患；

3、烷烃CnH2n+2(n≥6)可重复使用，没有废弃物，对环境无污染；

4、蛇型夹层升华器的使用，提高了制备收率及产品的纯度。

附图说明

图1为 (N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇结构式。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

在氩气气氛下，在反应釜中加入甲基锂溶液（2.0mol/L）250ml，并加入四氢呋喃200mL，在搅拌条件下，向反应釜中加入N,N′-二异丙基碳二亚胺63g，加入时保持温度在-20℃，加完保持体系温度反应10小时，然后加入无水氯化钇（32.5g）的四氢呋喃悬浊液，加入过程维持体系温度为-30℃，加完恢复反应16小时，再回流反应4小时。减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，并加入大量正己烷洗涤萃取产品，过滤得到滤液，滤液先减压至1000Pa蒸出溶剂正己烷，温度为90℃，溶剂蒸干后将固体转移到升华器，最后再减压至50Pa升华得产品(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇，温度为126℃，得到产品(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇61.4克，收率为72%。

实施例2

在氮气气氛下，在反应釜中加入甲基锂溶液（2.0mol/L）500ml，并加入四氢呋喃400mL。在搅拌条件下，向反应釜中加入N,N′-二异丙基碳二亚胺120g，加入时保持温度在0℃，加完保持体系温度反应12小时，然后加入无水氯化钇（65g）的四氢呋喃悬浊液，加入过程维持体系温度为-20℃，加完恢复反应18小时，再回流反应6小时。减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，并加入大量正己烷洗涤萃取产品，过滤得到滤液。滤液先减压至5000Pa蒸出溶剂正己烷，温度为30℃，溶剂蒸干后将固体转移到升华器，最后再减压至300Pa升华得产品(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇，温度为80℃，得到产品(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇121.3克，收率为71%。

实施例3

在氩气气氛下，在反应釜中加入甲基锂溶液（2.0mol/L）750ml，并加入四氢呋喃500mL。在搅拌条件下，向反应釜中加入N,N′-二异丙基碳二亚胺180g，加入时保持温度在-30℃，加完保持体系温度反应14小时，然后加入无水氯化钇（98g）的四氢呋喃悬浊液，加入过程维持体系温度为0℃，加完恢复反应18小时，再回流反应8小时。减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，并加入大量正己烷洗涤萃取产品，过滤得到滤液。滤液先减压至7000Pa蒸出溶剂正己烷，温度为100℃，溶剂蒸干后将固体转移到升华器，最后再减压至100Pa升华得产品(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇，温度为150℃，得到产品(N, N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇183.1克，收率为70%。

发明工艺中，反应及蒸馏条件平稳，易于控制，具有原料安全稳定、容易得到、价格便宜、反应收率及生产效率高等优势，烷烃C_nH_2n+2 (n≥6)无毒、可以重复使用、不会产生任何废弃物，不仅适合实验室合成，也适合于一定规模化合成。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims

1.一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在惰性气体保护的反应器中加入甲基锂溶液，并加入四氢呋喃溶剂，在搅拌的条件下加入N,N′-二异丙基碳二亚胺进行反应，并保持一定的温度；待N,N′-二异丙基碳二亚胺滴加完毕后，恢复至室温反应10-14小时；

（2）加入无水氯化钇的四氢呋喃悬浊液，保持在一定的温度下反应4-20小时，再保持回流反应4-12小时；

（3）过滤后，减压浓缩除去四氢呋喃溶剂，得大量固体，然后，用烷烃溶剂C_nH_2n+2(n≥6)萃取过滤；

（4）在减压下蒸出烷烃C_nH_2n+2(n≥6)溶剂，然后将产物转移到蛇型夹层升华器中，在减压条件下收集产品。

2.如权利要求1所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，步骤（1）所述N,N′-二异丙基碳二亚胺加入时维持体系温度为0 ～ -30℃。

3.如权利要求2所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，步骤（1）所述N,N′-二异丙基碳二亚胺与甲基锂的摩尔比为1︰1.2 ～ 1︰1.5。

4.如权利要求1所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，步骤（2）所述无水氯化钇的四氢呋喃悬浊液加入时维持体系温度为0～-30℃。

5.如权利要求4所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，步骤（2）所述无水氯化钇与N, N′-二异丙基碳二亚胺摩尔比为1︰3～1︰3.3。

6.如权利要求1所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，所述烷烃溶剂减压精馏的压力为1000-7000Pa，温度为30℃～100℃。

7.如权利要求1所述的一种(N,N′-二异丙基甲基碳酰亚胺)钇的合成方法，其特征在于，所述产品减压升华压力为50-300Pa，温度为80℃～150℃。